abaqus撞擊分析的案例
碰撞分析案例：保險杠撞擊剛性墻-------ABAQUS/Explicit顯式非線性動態分析
碰撞分析案例：保險杠撞擊剛性墻
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案例關注重點：焊接和撞擊有限元分析模型的定義
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案例背景
隨著科學技術的發展，汽車已經成為人們生活中必不可少的交通工具。但當今由于交通事故造成的損失日益劇增，研究汽車的碰撞安全性能，提高其耐撞性成為各國汽車行業研究的重要課題。目前國內外許多著名大學、研究機構以及汽車生產廠商都在大力研究節省成本的汽車安全檢測方法，而汽車碰撞理論以及模擬技術隨之迅速發展，其中運用有限元方法來研究車輛碰撞模擬得到了相當的重視。而本案例就是取材于汽車碰撞模擬分析中的一個小案例―――保險杠撞擊剛性墻。
案例分析
本案例的幾何模型是通過導入已有的*.IGS文件來生成的（已經通過專用CAD軟件建好模型的），共包括剛性墻（PART-wall）、保險杠（PART-bumper）、平板（PART-plane）以及橫梁（PART-rail）四個部件，該分析案例的關注要點就是主要吸能部件（保險杠）的變形模擬，即發生車體碰撞時其是否能夠對車體有足夠的保護能力？其是否能夠將撞擊瞬間的動能轉化為內能吸收掉以保護駕駛等人員的安全？作者這里根據具體車體模型建立了保險杠撞擊剛性墻的有限元分析模型，為了節省計算資源和時間成本這里也對保險杠的對稱模型進行了簡化，詳細的撞擊模型請參照圖49所示，撞擊時保險杠分析模型以2000mm/s的速度撞擊剛性墻，其中分析模型中的保險杠與平板之間、平板與橫梁之間不定義接觸，采用焊接進行連接，對于保險杠和剛性墻之間的接觸采用接觸對算法來定義。
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? 網格尺寸對計算結果影響較大，本案例統一設置為50mm，需保證各部件網格均勻劃分；雖會降低部分撞擊細節捕捉精度，但能大幅提升計算效率，若需更高精度可適當減小尺寸，平衡計算效率與結果精度。
? 兩步分析步的載荷銜接需準確：step-2球桿退場速度需指定步驟為“step-2”，確保僅在兩球碰撞階段生效；同時需刪除臺球A的初始固定約束，避免影響撞擊運動。
? 提交作業前需核查step-1、step-2的時間周期合理性，確保step-1足夠完成撞擊、step-2足夠完成碰撞；可通過預計算或參考相似案例調整時間參數。
? 球桿撞擊速度和退場速度需合理設置：撞擊速度過大易導致臺球A應力超標，退場速度需確保球桿快速脫離碰撞區域，避免干擾兩球運動軌跡。
六、總結
本案例通過Abaqus顯示動力學模塊設置兩步分析步，完整模擬了“球桿撞擊臺球A-臺球A撞擊臺球B”的全流程，新增球桿退場設置避免了結果干擾，涵蓋多步驟分析步配置、分階段載荷施加、多接觸對管控等關鍵操作。學習者通過本案例可掌握多階段瞬態撞擊問題的模擬思路，深入理解分步驟分析中載荷銜接、時間周期匹配的核心要點，以及顯示動力學在復雜多體交互問題中的應用技巧。在實際應用中，可通過調整兩步分析步的時間周期、球桿運動參數等拓展模擬場景，進一步提升Abaqus軟件的綜合應用能力。
七、附件說明
(1) 完整教學文檔：《Abaqus顯示動力學模擬臺球撞擊案例教學.pdf》，包含本案例全流程的詳細圖文講解、操作步驟及注意事項補充。
(2) 模型文件：taiqiu.cae，為案例的Abaqus原生模型文件，可直接用Abaqus軟件打開，包含所有部件、材料、裝配、分析步等設置。
(3) 輸入文件：taiqiu.inp，Abaqus分析的輸入文件，可用于提交計算或二次修改模型參數。
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Johnson–Holmquist damage model (JH-2)本構模型的使用
汽車撞擊實驗概率分析
NESSUS? Case Study: Probabilistic Crashworthiness Analysis
Nessus 軟件實例分析 汽車撞擊實驗概率分析
發包商：克萊斯勒汽車有限公司
接包商：SwRI西南研究院
項目目的：通過輸入模型的變量參數來對汽車撞擊的進行數學仿真。
項目背景：通過與設計指南對比分析汽車可靠度, 并依照NHTSA的標準要求確保撞擊時的安全。在真實情況下的一些參數比如：材料特性，壓力及載荷等等是隨機的。 實際運算中另外一些參數比如焊接質量、材料特性和是否安裝了有缺陷的零件, 都按照變量輸入。
計算車輛撞擊時的安全特征將直接影響到車輛的質量。目前頻繁出現在各種媒體上的汽車消費者偏好都對質量控制措施造成影響，進而對廠商的收益產生影響。另一方面車輛撞擊的安全特征通過少數幾次或者僅一次撞擊實驗來得出，試驗的廠商無法承擔昂貴的試驗成本以及得到的少量試驗結果。因此，通過模型預計車輛安全可靠度能夠節約試驗成本計算可靠度，設計師就可以在成本和撞擊安全中進行權衡。
項目結果： LS-DYNA顯式有限元分析軟件有限元模型和50％混合III型男性假人MADYMO模型與NESSUS軟件結合共同搭建碰撞模型。用于計算汽車前沿受沖擊載荷后隨時間變化的結構響應。
綜合模型能夠自動、靈活的進行不確定性分析，可以對任意LS-DYNA和MADYMO輸入變量的不確定性進行分析仿真。并且可以方便的選擇相關的模型響應，以確定更大范圍的驗收標準值。在NESSUS中，系統可靠性用概率故障樹進行分析計算。本案例的碰撞模型概率故障樹如下：
概率重新設計把可靠度從原來的23% 增加到 86%，NCAP也由原來的4星提高到5星。人員受傷以及車廂損傷的可靠度提高主要可以通過特定的生產公差的調整以及控制供應商材料的質量來實現。
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適合ANSA初學者或者對分析感興趣的同學，
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ANSYS/LS-DYNA管道受橫向撞擊分析
該模塊善于使用Lagrange算法進行顯式結構動力分析，同時也有ALE和Euler算法，隱式分析功能，熱分析以及流固耦合分析功能。
本文分析一個簡單的管道撞擊變形的例子，一個直徑為0.8m的圓管，兩端固定，管長為2m、壁厚為0.01m。一個邊長為0.3m的立方體以50m/s的速度撞擊圓管中部。分析撞擊過程。
圓管的材料和立方體的材料都是相同的，樣式模量為2E11pa，切線模量為2E9pa，泊松比0.3，密度為7850kg/m^3，屈服應力為2E8pa。
模型的建立較為簡單，但是在啟動的時候需要勾選LS-DYNA的選項：
設置模型單元為SHELL163和SOLID164單元，管道設置為SHELL單元，立方體設置為SOLID單元，模型如下圖所示：
由于LS-DYNA與ABAQUS一樣，存在PART的概念，因此將上面的立方體和圓管設置為兩個PART，在ANSYS/LS-DYNA中設置PART的方式主要是通過單元號、實常數號和材料號的不同進行區分，如果這三者都相同，則PART號也相同，因此即便是同樣的單元、材料、實常數，如果需要設置兩個PART也需要分開設置。
設置完PART之后，設置上面立方體的初速度，在Initial Velocity中設置PART的初速度，指定Y方向的初速度為-50，這樣初速度設置完成，之后設置邊界條件，在Constraints中將圓管兩端的邊緣固定死。
下一步設置計算時間，計算的時間在Time Controls進行設置，如下圖所示：
此例設置計算時間為0.05s。
展開 彈塑性材料桿件撞擊剛性墻面——瞬態分析
節點上指定初始條件,可指定初始位移、速度
瞬態分析控制
關于求解器的計算方法和積分算法讀者可自行根據問題所需進行設置，對比計算結果。
/soluantype,trans ! Perform a transient
analysisnlgeom,on ! 大變形
trnopt,full, , , , ,HHT ! 指定全分析計算方法和HHT時間積分算法
tintp,0.1 ! 積分阻尼指定，默認為0.005
time,80e-6 ! 計算時間
nsub,100,10000,100 ! 計算步設置
outres,all,all ! 結果輸出
solve
finish
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展開 基于comsol的超表面液滴撞擊反彈分析 ￥1890
液滴撞擊彈跳.rar
自然界中,超疏水表面由于其特殊的潤濕性而受到極大的關注。此類表面廣泛存在于植物葉子、昆蟲翅膀、鳥類羽毛及動物皮毛之中,其擁有較大的接觸角和較小的滯后角。液滴能夠在超疏水表面快速彈離的特性與許多工程應用息息相關,例如,抗結冰、滴狀冷凝傳熱和防污等。液滴與固體表面接觸過程中,兩者之間的質量、動量和能量交換與液滴同表面的接觸時間密切相關,超疏水表面可使固液接觸時間最小化。液滴在超疏水表面上碰撞時,通常要經歷鋪展和回縮階段,彈離，反復這個過程直到穩定與固體表面上。
本文研究了液滴與壁面垂直碰撞的問題，重點關注液滴在壁面上的反彈現象，采用comsol軟件Level Set方法進行液滴的相界面追蹤，研究了多種工況下的反彈及其數據，在此展示了在一定雷諾數下的液滴與壁面碰撞的過程。
整體流場內流速的變化趨勢
液滴高度隨時間變化曲線
模型文件在文中開頭，需要的可以下載，加密文件如需密碼可以私信我。謝謝。
展開 ANSYS/LS-DYNA工程結構抗撞擊分析
撞擊問題（又稱沖擊問題）是一類特殊的動力問題。結構在撞擊作用下的材料強度以及變形是在相關工程設計中必須考慮的重要因素。ANSYS/LS-DYNA作為大型通用顯示動力分析有限元程序，在撞擊領域內應用廣發。其最開始的應用是分析簡單的碰撞問題，后來逐漸發展，在計算飛行器的鳥撞、重點彈道、侵透與開坑等領域均得到廣泛應用。
在ANSYS/LS-DYNA分析是應注意以下問題：
（1） 采用正確的材料分析模型
（2） 對撞擊區域，需要細分網格，在非撞擊取悅，網格可以適當的放大
（3） 對于可能發生接觸的界面之間，需要正確定義接觸算法來反映真實情況。ANSYS/LS-DYNA的分析難點也在于接觸的正確定義和選用。
在工程中，被動柔性防護系統是一種新穎、有效的落石災害防治技術，其主要是由鋼絲繩網、固定系統、減壓環和鋼柱組成。被動柔性防護系統在落石沖擊過程中主要通過各構件耗散落石能量，其中鋼絲繩網是最主要的耗能構件。本文利用ANSYS/LS-DYNA分析了落石沖擊鋼絲繩網過程中的動力響應分析。
ANSYS/LS-DYNA分析的步驟一般為利用ANSYS建立有限元模型，生成K文件，然后提交給LS-DYNA SOLVER進行求解，而后利用ANSYS或者ls prepost進行結果的查看。
一、模型的建立
如下圖所示為我們建立了模型的示意圖。模型主要防護系統和落石組成。防護系統由鋼絲繩、支撐繩、鋼柱組成。模型的建立我們用ANSYS/LS-DYNA的APDL語言編寫而成。鋼絲繩和支撐繩我們采用link60單元簡歷模型，鋼柱采用beam161單元建立模型，落石采用solid164單元建立模型，同時落石采用剛性單元。
二、網格的劃分
因為使用的有限元單元類型很簡單，所以對網格的劃分在此文中不是重點。
展開 ANSYS/LS-DYNA管道受橫向撞擊分析
該模塊善于使用Lagrange算法進行顯式結構動力分析，同時也有ALE和Euler算法，隱式分析功能，熱分析以及流固耦合分析功能。
本文分析一個簡單的管道撞擊變形的例子，一個直徑為0.8m的圓管，兩端固定，管長為2m、壁厚為0.01m。一個邊長為0.3m的立方體以50m/s的速度撞擊圓管中部。分析撞擊過程。
圓管的材料和立方體的材料都是相同的，樣式模量為2E11pa，切線模量為2E9pa，泊松比0.3，密度為7850kg/m^3，屈服應力為2E8pa。
模型的建立較為簡單，但是在啟動的時候需要勾選LS-DYNA的選項：
設置模型單元為SHELL163和SOLID164單元，管道設置為SHELL單元，立方體設置為SOLID單元，模型如下圖所示：
由于LS-DYNA與ABAQUS一樣，存在PART的概念，因此將上面的立方體和圓管設置為兩個PART，在ANSYS/LS-DYNA中設置PART的方式主要是通過單元號、實常數號和材料號的不同進行區分，如果這三者都相同，則PART號也相同，因此即便是同樣的單元、材料、實常數，如果需要設置兩個PART也需要分開設置。
設置完PART之后，設置上面立方體的初速度，在Initial Velocity中設置PART的初速度，指定Y方向的初速度為-50，這樣初速度設置完成，之后設置邊界條件，在Constraints中將圓管兩端的邊緣固定死。
下一步設置計算時間，計算的時間在Time Controls進行設置，如下圖所示：
此例設置計算時間為0.05s。在計算之前還需要設置輸出項，以及輸出頻率，為了使輸出結果合理但又不至于過大，有必要設置輸出的頻率。
在Output File Types中設置輸出為LS-DYNA，在File Output Freq中設置荷載步輸出數目即可。
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基與Dyna對機翼前緣抗鳥撞擊分析
初版
有限元模型：
工況設置：
后處理結果：
結果分析：
超高車輛撞擊組合結構橋梁的仿真分析
摘 要：基于高性能非線性有限元,對超高車輛-組合結構橋梁碰撞進行了高精度仿真分
析,結果表明,組合結構橋梁由于下部的鋼板較薄,抗撞擊能力差,遭到超高車輛撞擊后,易產生較
大變形和較大范圍的鋼板屈服,從而使截面產生扭轉,橋梁應力大幅提高;超高車輛撞擊對組合結
構橋梁的破壞比較嚴重,在實際應用中需要對組合結構橋梁進行有效地防撞保護。
超高車輛撞擊組合結構橋梁的仿真分析.pdf
彈體高速撞擊擋風玻璃的FEM-SPH仿真對比分析
彈體高速撞擊擋風玻璃的FEM-SPH仿真對比分析
1選題意義：高速彈體侵徹的顯示動力學仿真已經有很多學者對此進行了透徹的研究，按照侵徹目標體建模采用的算法可分為彈體侵徹FEM目標體、彈體侵徹SPH目標體。FEM算法由于計算效率高、邊界條件易于處理而得到廣泛應用，采用SPH算法能夠更加準確反映大變形問題，如破碎、裂紋等物理想象而多被用于科學研究中。本文針對于此，分別采用FEM SPH算法建立了高速彈體沖擊擋風玻璃的仿真建模，對比了兩種不同建模方法實現沖擊擋風玻璃后損失形貌與實際形貌的準確度，總結了FEM與SPH算法各自的優缺點，最后對此類侵徹問題的發展趨勢做出了展望。
2有限元方法分析
2.1模型假設及建立
彈體高速沖擊擋風玻璃的模型中，玻璃相對彈體可以看成無限大平面，外，模型假設彈體沖擊玻璃中心區域，所以可以建立四分之一模型，以減小計算量。彈體及玻璃平面模型較為簡單，本文直接在ANSYS中進行幾何模型的建立，建模采用APDL語言建模。
2.2區域網格劃分
高速沖擊問題中，網格劃分精度影響最終計算結果。因此對玻璃平面劃分區域后，按照區域進行網格精度控制，在四分之一彈體下方直接與其接觸的玻璃部分網格劃分密一點，對四分之一玻璃邊界區域網格控制同樣需要精密一點，避免邊界應力集中，在遠離彈體直接接觸部分采用六面體稀疏網格，模型網格劃分結果如圖1所示。
圖1 模型網格劃分
2.3其他前處理
網格劃分完成后，進行其他在ANSYS中較為容易的前處理設置，如初始速度，求解時間，能量控制，輸入接觸力等，對于接觸設置，邊界條件設置等其他較為復雜的可以在LSPP中完成。（個人認為LSPP中對接觸，邊界條件的設置較為簡單）。
展開 船舶撞擊下的內河框架碼頭瞬態響應分析
摘要：基于目前內河大水位差框架碼頭結構的設計和計算方法，通過建立三維有限元仿真模型，對框架碼頭結構在船舶撞擊作用下的瞬態響應進行了分析，并與傳統靜力分析相比較。結果表明：結構位移橫向比縱向反應敏感，向江側比向岸側敏感，并且隨著時間推移。峰值逐漸減小。結構整體、局部動力特性和撞擊加栽的共同作用，是造成各構件內力差異的主要因素。為得到比較真實精確的結果，設計人員應當考慮碼頭結構在船舶撞擊下的瞬態動力影響，其研究成果能夠為類似工程設計提供參考作用。
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